CN110206186B - 一种可摩擦耗能的网架结构平板支座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可摩擦耗能的网架结构平板支座，包括预埋钢板、大摩擦片、开长孔钢底板、小摩擦片、钢垫片、蝶形弹簧、螺母、锚栓、肋板、支座球。开长孔底板上部设有肋板和支座球，预埋钢板和锚栓预埋于混凝土结构Ⅱ，锚栓依次穿过预埋钢板、大摩擦片、开长孔钢底板、小摩擦片、钢垫片及蝶形弹簧通过螺母将其固定。所述可摩擦耗能的网架结构平板支座具有良好的耗能性能和变形能力，有效避免锚栓发生损伤。本发明支座构造简单，易于施工，传力路径明确，成本低，对在地震作用下的网架结构性能具有较大程度的改善，具有较强的工程实际应用价值。

Description

一种可摩擦耗能的网架结构平板支座
技术领域
本发明涉及混合结构，尤其涉及一种可摩擦耗能的网架结构平板支座。
背景技术
网架结构被经常用于博物馆、机库等大跨空间结构中，其整体结构抗震性能良好，经常作为灾后避难场所使用。在近些年国内外多次地震中发现，用于连接上部钢网架与混凝土结构的平板支座经常发生破坏，尤其以锚栓钢筋的拉、弯、剪复合受力破坏较为常见。该种破坏模式的主要现象为，支座锚栓的被拉断，锚栓上部紧固螺母出现脱落，上部网架与下部混凝土不能形成有效连接，共同受力，导致上部网架发生整体倒塌，这对建筑物中的财产和人身安全造成极大的威胁，严重影响着网架结构的继续使用性能。产生该种破坏模式的根本原因在于支座锚栓在地震中受到钢底板传来的拉、弯、剪作用，使得锚栓很快发生屈服甚至被拉断，使得上部网架钢网架失去侧向支承。
在实际工程中，采用易于施工的方法保证上部钢网架与混凝土结构的合理连接，避免平板支座节点发生严重的损伤破坏，保证网架结构的震后继续使用性，是网架结构平板支座设计方法亟待解决的问题。
现有研究结果表明，通过钢底板开长孔的方式，能使平板支座在地震作用下能产生有效滑移。开长孔钢底板在地震作用下的滑移行为，为平板支座的摩擦耗能提供了前提条件。在开长孔钢底板摩擦面上设置不同摩擦材料，能有效控制钢底板的摩擦系数，控制平板支座的水平摩擦力，使得平板支座在地震作用下消耗更多的能量，有效避免了支座锚栓的破坏，保证平板支座的震后使用功能，整体结构的抗震性能得到提高。
发明内容
本发明的目的是克服网架结构平板支座设计方法的不足，提供一种可摩擦耗能的网架结构平板支座。
本发明的技术方案：
一种可摩擦耗能的网架结构平板支座，包括预埋钢板1、大摩擦片2、开长孔钢底板3、小摩擦片4、钢垫片5、蝶形弹簧6、螺母7、锚栓8、肋板9和支座球10；
混凝土结构Ⅱ上有预埋钢板1和锚栓8，预埋钢板1上设置依次有大摩擦片2、开长孔钢底板3、小摩擦片4和钢垫片5，锚栓8依次穿过预埋钢板1、大摩擦片2、开长孔钢底板3、小摩擦片4和钢垫片5，配合蝶形弹簧6和螺母7固定；
肋板9固定在开长孔钢底板3上，将开长孔钢底板3分割成四个区间，各区间上设置一个小摩擦片4；
肋板9上支撑固定有支座球10。
开长孔钢底板3上设置4个长圆孔，长圆孔长轴线方向垂直于混凝土结构Ⅱ顶面边缘一侧，即与网架构件Ⅲ方向平行。
所述的开长孔钢底板3上设置4个长圆孔，长圆孔长轴线方向垂直于混凝土结构Ⅱ顶面边缘一侧，即与网架构件Ⅲ方向平行；长圆孔的边缘距离开开长孔钢底板3边缘的最小距离为2倍长圆孔的宽度。
所述的开长孔钢底板3的厚度在30mm～50mm。
所述的大摩擦片2和小摩擦片4材料选用黄铜摩擦片和高强钢摩擦材料。
通过调节滑移荷载实现分阶段工作。小震下，所述摩擦耗能支座Ⅰ不发生滑移，为结构提供侧向支承；大震下，摩擦耗能的网架结构平板支座Ⅰ发生滑移摩擦耗能。
当开长孔钢底板3发生滑动时，大摩擦片2与预埋钢板1上表面摩擦耗能，同时，开长孔钢底板3上表面与小摩擦片4下表面也摩擦耗能。
本发明的有益效果：本发明与现有网架结构平板支座相比，具有依靠滑动摩擦消耗地震能量的作用。避免因为锚栓荷载过大而被破坏，导致平板支座失去承载能力，提高了支座的抗震性能和变形能力，有效连接上部钢网架结构与下部混凝土结构。
附图说明
下面结合附图对本实用专利作详细说明：
图1是可摩擦耗能网架结构平板支座的正侧面轴侧视图。
图2是可摩擦耗能网架结构平板支座的俯视图。
图3是可摩擦耗能网架结构平板支座断面图(a-a)。
图4是开长孔钢底板的构造详图。
图5是预埋钢板的构造详图。
图6是大摩擦片的构造详图。
图7是小摩擦片的构造详图。
图8是安装有本发明可摩擦耗能的网架结构平板支座的网架结构及混凝土结构示意图。
图中：Ⅰ可摩擦耗能的网架结构平板支座；Ⅱ混凝土结构；Ⅲ网架结构杆件；1预埋钢板；2大摩擦片；3开长孔钢底板；4小摩擦片；5钢垫片；6蝶形弹簧；7螺母；8锚栓；9肋板；10支座球。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例
一种可摩擦耗能网架结构平板支座包括预埋钢板1、大摩擦片2、开长孔钢底板3、小摩擦片4、钢垫片5、蝶形弹簧6、螺母7、锚栓8、肋板9、支座球10。
混凝土结构Ⅱ在施工阶段放置预埋钢板1，预埋钢板1的上表面需露出，无混凝土，以保证大摩擦片2与预埋钢板1直接接触进行摩擦耗能。预埋钢板1需根据实际设计情况进行强度验算。
混凝土结构Ⅱ中预埋有四根锚栓8，混凝土结构Ⅱ顶面安装有与锚栓8穿接的预埋钢板1、大摩擦片2、开长孔钢底板3、小摩擦片4、钢垫片5、蝶形弹簧6以及与锚栓连接的双螺母7。开长孔钢底板3通过与其焊接的肋板9与支座球10焊接，支座球10与网架结构杆件Ⅲ进行焊接。
大摩擦片2与开长孔钢底板3底部之间采取粘结或焊接等方式，保证二者不发生相对滑动。
预埋钢板1开设四个圆孔、单独小摩擦片4开设一个圆孔、钢垫片开设一个圆孔，圆孔位置都需与锚栓8位置相对应。大摩擦片2、开长孔钢底板3分别开设四个长孔，使锚栓8处于长孔中间位置，以保证在滑移时，正、反向滑移位移相等。长孔的平直段长度依据结构分析结果中网架结构支座的水平滑移限值确定。
沿开长孔钢底板3的长孔长轴方向：大摩擦片2侧面与预埋钢板1侧面的最小净距、小摩擦片4侧面与肋板9表面净距、小摩擦片4与开长孔钢底板3侧面净距、钢垫片5侧面与肋板9表面净距、钢垫片5与开长孔钢底板3侧面净距都应大于锚栓8与开长孔钢底板3长孔壁的净距，保证支座在长孔内能自由滑移。
可以根据不同地区的设防烈度，选择不同的滑移荷载。在小震下，可摩擦耗能网架结构平板支座不发生滑移，相当于普通支座，为结构提供侧向支承；而在大震下，达到起滑荷载后，开长孔钢底板3发生滑移摩擦耗能，而地震的大部分能量由摩擦消耗。
本发明能够减小锚栓的塑性变形量，以避免支座发生破坏失效，同时通过滑动摩擦耗能，降低主体网架结构的地震响应，以保证网架结构安全。

Claims (5)

1.一种可摩擦耗能的网架结构平板支座，其特征在于，所述的可摩擦耗能的网架结构平板支座包括预埋钢板(1)、大摩擦片(2)、开长孔钢底板(3)、小摩擦片(4)、钢垫片(5)、蝶形弹簧(6)、螺母(7)、锚栓(8)、肋板(9)和支座球(10)；
混凝土结构Ⅱ上有预埋钢板(1)和锚栓(8)，预埋钢板(1)上设置依次有大摩擦片(2)、开长孔钢底板(3)、小摩擦片(4)和钢垫片(5)，锚栓(8)依次穿过预埋钢板(1)、大摩擦片(2)、开长孔钢底板(3)、小摩擦片(4)和钢垫片(5)，配合蝶形弹簧(6)和螺母(7)固定；
肋板(9)固定在开长孔钢底板(3)上，将开长孔钢底板(3)分割成四个区间，各区间上设置一个小摩擦片(4)；
肋板(9)上支撑固定有支座球(10)。
2.根据权利要求1所述的可摩擦耗能的网架结构平板支座，其特征在于，所述的开长孔钢底板(3)上设置4个长圆孔，长圆孔长轴线方向垂直于混凝土结构Ⅱ顶面边缘一侧，即与网架构件Ⅲ方向平行；长圆孔的边缘距离开开长孔钢底板(3)边缘的最小距离为2倍长圆孔的宽度。
3.根据权利要求1或2所述的可摩擦耗能的网架结构平板支座，其特征在于，所述的开长孔钢底板(3)的厚度在30mm～50mm。
4.根据权利要求1或2所述的可摩擦耗能的网架结构平板支座，其特征在于，所述的大摩擦片(2)和小摩擦片(4)材料选用黄铜摩擦片和高强钢摩擦材料。
5.根据权利要求3所述的可摩擦耗能的网架结构平板支座，其特征在于，所述的大摩擦片(2)和小摩擦片(4)材料选用黄铜摩擦片和高强钢摩擦材料。
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